Chương VI Chưng cất

9/18/2014 1 MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM 2 Giảng viên: ThS. Trần Văn Hùng Email: Hungtp1k50@gmail.com CHƯƠNG VI CHƯNG CẤT Tiết : Nội dung tiết học 1. Một số khái niệm 2. Chưng cất liên tục hỗn hợp hai cấu tử 3. Các thiết bị chưng cất dùng trong công nghệ thực phẩm 9/18/2014 2 Chưng cất thu hồi chất mùi 1 2 3 4 Chưng cất lôi cuốn hơi nước 1. Bình cấp hơi nước 2. Bình chứa nguyên liệu chưng cất 3. Lớp tinh dầu 4. Lớp nước. 9/18/2014 3 Định nghĩa Chưng là phương pháp tách hỗn hợp chất lỏng hoặc hỗn hợp khí đã hóa lỏng thành những cấu tử riêng biệt dựa trên độ bay hơi khác nhau giữa các cấu tử trong hỗn hợp. I. Các khái niệm • Trong lĩnh vực lọc hóa dầu • Sản xuất Oxy và Nitơ • Tổng hợp hữu cơ như sản xuất metanol, etylen, propylen, butadien • Công nghệ sinh học Ứng dụng 9/18/2014 4 Phân loại • Chưng đơn giản • Chưng lôi cuốn bằng hơi nước • Chưng chân không • Chưng cất • Chưng cất áp suất thấp • Chưng cất áp suất cao  Chưng đơn giản: tách các hỗn hợp gồm các cấu tử có độ bay hơi rất khác nhau. Dùng tách sơ bộ và làm sạch cấu tử khỏi tạp chất.  Chưng bằng hơi nước trực tiếp: tách các hỗn hợp gồm các chất khó bay hơi, thường được ứng dụng trong trường hợp chất được tách không tan trong nước 9/18/2014 5  Chưng chân không: dùng trong trường hợp cần hạ thấp nhiệt độ sôi của cấu tử  Chưng cất: phương pháp phổ biến để tách hoàn toàn hỗn hợp cấu tử dễ bay hơi có tính chất hòa tan một phần hoặc hoàn toàn với nhau:  Chưng cất ở áp suất thấp  Chưng cất ở áp suất cao 2. CHƯNG CẤT LIÊN TỤC HỖN HỢP HAI CẤU TỬ  Hỗn hợp 2 cấu tử hòa tan hoàn toàn theo tỷ lệ bất kỳ  Hỗn hợp hai cấu tử hòa tan một phần  Hỗn hợp hai cấu tử không hòa tan vào nhau. 9/18/2014 6  Hỗn hợp 2 cấu tử hòa tan hoàn toàn theo tỷ lệ bất kỳ:  Hỗn hợp có nhiệt độ sôi thay đổi. • Dung dịch thực • Dung dịch lý tưởng  Hỗn hợp có nhiệt độ sôi không đổi: dung dịch đẳng phí • Sai lệch âm • Sai lệch dương  Dung dòch lyù töôûng æaødïèá dòcâ maøtroèá ñoù löïc lieân keát giöõa caùc phaân töû cuøng loaïi vaø löïc lieân keát giöõa caùc phaân töû khaùc loaïi baèng nhau, kâi ñoùcaùc caáï tö ûâoaøtaè vaøo èâaï tâeo baát cö ùtæ æeäèaøo. Caâè baèá áiö õa æoûèá vaøâôi âoaøè toaøè tuaân theo ñònh luaät Rauolt.  Dung dòch thöïc æaøèâö õèá dïèá dòcâ kâoâèá âoaøè toaøè tïaâè tâeo ñòèâ æïaät Raïoæt, sai æeäcâ vôùi ñòèâ æïaät Raoïæt. 9/18/2014 7  Sai æeäcâ dö ôèá: æö ïc æieâè keát áiö õa caùc pâaâè tö ûkâaùc æoaïi èâoû âôè æö ïc æieâè keát áiö õa caùc pâaâè tö û cïøèá æoaïi  Sai æeäcâ aâm: æö ïc æieâè keát áiö õa caùc pâaâè tö ûkâaùc æoaïi æôùè âôè æö ïc æieâè keát áiö õa caùc pâaâè tö û cïøèá æoaïi. H ình 3.1 Q uan he ä giö õa a ùp sua át va ø tha ønh pha àn cu ûa dung dòch hai ca áu tö û Sai le äch döông Sai le äch a âm  Hỗn hợp 2 cấu tử không hòa tan vào nhau + Áp suất riêng phần của cấu tử này, không phụ thuộc vào sự có mặt của cấu tử khác trong hỗn hợp. + Nhiệt độ sôi của hỗn hợp thấp hơn nhiệt độ sôi của từng cấu tử pA = pbhA; pB = pbhB Pt = pA + pB = pbhA + pbhB + Tính lượng chất cấu tử A so với cấu tử B GA/GB = (pbhA.MA)/(pbhB.MB) 9/18/2014 8  Hỗn hợp 2 cấu tử hòa tan một phần: + Phần 2 cấu tử hòa tan với nhau. + Phần 2 cấu tử không hòa tan vào nhau.  Cân bằng lỏng hơi của hỗn hợp hai cấu tử ở áp suất không đổi.  Cân bằng lỏng hơi của hỗn hợp hai cấu tử ở áp suất không đổi. tSA tSB Lỏng Hơi 9/18/2014 9  Cân bằng lỏng hơi của hỗn hợp hai cấu tử ở áp suất không đổi.  Với hỗn hợp lý tưởng: Raoult Pt = xA.pbhA + (1 – xA).pbhB  Độ bay hơi tương đối – hệ số phân riêng  Phương trình đường cân bằng: Hình 3.2 Caùc daïng ñoà thò I. P-x; II. t-x; III. y -x t x x x A B D I II III Caân baèng loûng hôi heä 2 caáu töû 9/18/2014 10 CHƯNG ĐƠN GIẢN  Chưng gián đoạn không hoàn lưu  Hơi trong quá trình chưng được lấy ra ngay và cho ngưng tụ.  Chưng gián đoạn thành phần chất lỏng ngưng luôn thay đổi.  Quá trình chưng liên tục, thành phần chất lỏng ngưng không đổi. CHƯNG ĐƠN GIẢN 9/18/2014 11 CHƯNG ĐƠN GIẢN h.d n.l 1 2 n n 3 C H Ö thèng ch¦ ng cÊt ®o n gi¶n 1- N åi nÊu . n.l: N guyªn liÖu. 2- ThiÕt bÞ ng¦ng tô . h.d : H ¬ i ®èt. 3- Thïng chøa s¶n phÈm . C : C Æn. n : N u íc làm m ¸t. Sơ đồ chưng đơn giản : 9/18/2014 12 CHƯNG ĐƠN GIẢN  Chưng gián đoạn không hoàn lưu.  Ưu điểm  Đơn giản, vốn đầu tư thấp  Linh động  Nhược điểm  Nồng độ không cao, sót nhiều.  Năng suất thấp CHƯNG ĐƠN GIẢN  Chưng gián đoạn không hoàn lưu  Cân bằng vật chất cho toàn bộ quá trình. 9/18/2014 13 CHƯNG ĐƠN GIẢN  Chưng gián đoạn không hoàn lưu  Cân bằng nhiệt cho toàn tháp. Nhiệt vào = nhiệt ra  Nhiệt vào: QF: dòng nhập liệu, W QF = FCPF.tF QK: nhiệt lượng cung cấp cho nồi đun, W. Qv = QF + QK CHƯNG ĐƠN GIẢN  Chưng gián đoạn không hoàn lưu  Nhiệt ra: QD: sản phẩm đỉnh, W QD = DCPD.tD QW: sản phẩm đáy, W QW = wCPW.tW Qng: ngưng tụ hơi thành lỏng. Qng= D.rD 9/18/2014 14 CHƯNG ĐƠN GIẢN  Chưng gián đoạn không hoàn lưu  Nhiệt ra: Qm: nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh, W. Qr = QD + Qw + Qng + Qm Qv = Qr nên  QF + QK = QD + Qw + Qng + Qm → QK = QD + Qw + Qng + Qm - QF CHƯNG ĐƠN GIẢN  Chưng gián đoạn không hoàn lưu  Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị ngưng tụ  Ngưng tụ (không làm lạnh) Qng = D.rD = GC(tnr – tnv) + Qm  Ngưng tụ (có làm lạnh) Qng =D.rD + DCPD(tsD - tD) = GC(tnr – tnv) + Qm 9/18/2014 15 CHƯNG ĐƠN GIẢN  Chưng gián đoạn có hoàn lưu 1 2 3 S ¬ ® å c h¦ n g ® ¬ n g i¶ n c ã h å i l¦ u 1 - S ¬ ® å n å i ch ¦ n g 2 - th iÕ t b Þ n g¦ n g tô h å i l¦ u 3 - th iÕ t b Þ n g ¦ n g tô là m l¹ n h 9/18/2014 16 Chưng cất Sơ đồ thiết bị chưng luyện liên tục 9/18/2014 17 Sơ đồ quy trình công nghệ III. CHƯNG CẤT Bình chứa nhập liệu Thiết bị ngưng tụ Bình chứa sản phẩm đỉnh Bình chứa sản phẩm đáy Nồi đun Dòng hồi lưu TB gia nhiệt nhập liệu TB làm lạnh sp đỉnhTB làm lạnh sp đáy CHƯNG LUYỆN (CẤT) xF; F; tSF xD ; D; tD yD=xD; G; tSD xD; D; tSD xD; Gx; tSD xW ; W; tW xF; F; tF xW ; W; tSW xW; tSW yW=xW; tSW D1 D2 9/18/2014 18 III. CHƯNG CẤT 2. Nguyên tắc làm việc - Pha lỏng đi từ trên xuống có nồng độ cấu tử dễ bay hơi giảm dần. - Pha khí đi từ dưới lên có nồng độ cấu tử dễ bay hơi tăng dần. - Nồng độ các cấu tử thay đổi theo chiều cao của tháp, nhiệt độ sôi cũng thay đổi tương ứng với sự thay đổi nồng độ. III. CHƯNG CẤT 2. Nguyên tắc làm việc Trên mỗi đĩa xảy ra quá trình truyền khối giữa pha lỏng và pha hơi . Do đó một phần cấu tử dễ bay hơi chuyển từ pha lỏng vào pha hơi và một phần ít hơn chuyển từ pha hơi vào pha lỏng, lặp lại nhiều lần bốc hơi và ngưng tụ như vậy, hay nói một cách khác, với một số đĩa tương ứng, cuối cùng ở trên đỉnh tháp ta thu được cấu tử dễ bay hơi ở dạng nguyên chất và ở đáy tháp ta thu được cấu tử khó bay hơi ở dạng nguyên chất. 9/18/2014 19 III. CHƯNG CẤT 2. Nguyên tắc làm việc - Theo lý thuyết thì mỗi đĩa của tháp là một bậc thay đổi nồng độ: thành phần hơi khi rời khỏi đĩa bằng thành phần cân bằng với chất lỏng khi đi vào đĩa. Do đó theo lý thuyết thì số đĩa bằng số bậc thay đổi nồng độ. Thực tế thì ở trên mỗi đĩa quá trình chuyển khối giữa 2 pha thường không đạt được cân bằng Các giả thuyết trong tính toán  Hỗn hợp nhập liệu và dòng hồi lưu vào tháp ở trạng thái lỏng sôi.  Quá trình ngưng tụ và bốc hơi không làm thay đổi thành phần pha.  Số mol pha hơi khi đi từ dưới lên bằng nhau trong tất cả tiết diện của tháp.  Số mol chất lỏng không thay đổi theo chiều cao của đoạn chưng và đoạn cất.  Đun sôi đáy tháp bằng hơi đốt gián tiếp. III. CHƯNG CẤT 3. Cân bằng vật chất 9/18/2014 20 IV. Chưng cất 2. Cân bằng vật chất F: lưu lượng mol của dòng nhập liệu, kmol/h D: lưu lượng mol của dòng sản phẩm đỉnh, kmol/h W: lưu lượng mol của sản phẩm đáy, kmol/h xF: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong nhập liệu xD: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỉnh xW: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy a. Cân bằng vật chất: Tổng quát: WDF  Cấu tử dể bay hơi: wDF xWxDxF ...  III. CHƯNG CẤT 3. Cân bằng vật chất 9/18/2014 21 b. Phương trình đường làm việc: Phương trình đường làm việc đoạn cất: 11     R x x R R y D Phương trình đường làm việc đoạn chưng: Wx R L x R RL y 1 1 1       D G R x : chỉ số hồi lưu (hoàn lưu), lưu lượng dòng hoàn lưu D F L  : tỉ số lưu lượng nhập liệu và đỉnh III. CHƯNG CẤT 3. Cân bằng vật chất xG xG * Phương pháp đại số: * Fy FF FD x xy yx R    * * min : nồng độ pha hơi cân bằng ứng với nồng độ nhập liệu pha lỏng. R = b.Rmin R =1,3.Rmin+0,3 hoặc R = (1,2÷2,5).Rmin Rmin: chỉ số hồi lưu tối thiểu III. CHƯNG CẤT 3. Cân bằng vật chất c. Chỉ số hồi lưu (hoàn lưu): 9/18/2014 22 BÀI TẬP 1. Một tháp chưng cất Nước – Axít Axêtic, nhập liệu 4320kg/h nồng độ 64% mol theo Axít, nồng độ sản phẩm đáy 5% mol theo nước, nồng độ sản phẩm đỉnh 3% mol theo Axít. Xác định lưu lượng sản phẩm đỉnh (kmol/h). ĐS: 32 (kmol/h). 2. Một tháp chưng cất Etanol – Nước, nhập liệu vào tháp có nồng độ 35% mol theo Etanol, nồng độ sản phẩm đáy 10% mol theo Etanol, nồng độ sản phẩm đỉnh 85% mol theo Etanol. Lưu lượng sản phẩm đỉnh thu được 2565 kg/h. Xác lưu lượng sản phẩm đáy.(Kmol/h) ĐS: 122,8 Kmol/h 9/18/2014 23 3. Tháp chưng cất Nước – Axít Axêtíc, nồng độ nhập liệu 60% mol theo Axít, nồng độ sản phẩm đỉnh 10% mol theo Axít, lưu lượng sản phẩm đỉnh 40kmol/h. Chỉ số hồi lưu thực bằng 1,5 lần chỉ số hồi lưu tối thiểu. Xác định lượng hơi bay lên khỏi đỉnh tháp biết yF *=0,5 mol/mol. ĐS: 280kmol/h 5. Tháp chưng cất Nước – Axít Axêtíc, nồng độ nhập liệu 30% mol theo Nước, nồng độ sản phẩm đỉnh 15% mol theo Axít. Chỉ số hồi lưu thực bằng 1,5 lần chỉ số hồi lưu tối thiểu. Viết đường làm việc phần cất biết yF *=0,5 mol/mol. 4. Đường làm việc phần cất của một tháp chưng cất Benzen – Toluen như sau: y=0,626.x + 0,332. Xác định chỉ số hồi lưu. ĐS: 1,67 ĐS: y = 0,724x + 0,234 9/18/2014 24 6. Đường làm việc phần chưng của một tháp chưng cất Mêtanol – Nước như sau: y=1,364x - 0,04. Nhập liệu có nồng độ 36% theo Mêtanol. Xác định nồng độ pha hơi tại vị trí mâm nhập liệu (yF). 7. Đường làm việc phần cất của một tháp chưng cất Etanol – Nước như sau: y=0,56.x + 0,449. Xác định lưu lượng dòng hồi lưu (kg/h) biết lưu lượng sản phẩm đỉnh 1500kg/h. ĐS: 0,45 ĐS: 1909kg/h 8.Tháp chưng cất Nước – Axít Axêtíc, nồng độ nhập liệu 36% mol theo Nước, nồng độ sản phẩm đỉnh 7% mol theo Axít, lưu lượng sản phẩm đỉnh 690kg/h. Chỉ số hồi lưu thực bằng 1,5 lần chỉ số hồi lưu tối thiểu. Xác định lượng hơi bay lên khỏi đỉnh tháp (kmol/h) biết yF *=0,5 mol/mol. ĐS: 185 Kmol/h 9. Một tháp chưng cất Benzen – Toluen, nồng độ nhập liệu 45% mol theo Benzen, nồng độ sản phẩm đáy 8% mol theo Benzen, nồng độ sản phẩm đỉnh 95% mol theo Benzen, lưu lượng sản phẩm đỉnh 1605kg/h. Lưu lượng nhập liệu (kg/h) ĐS: 3774kg/h 9/18/2014 25 10. Đường làm việc phần cất của một tháp chưng cất Benzen – Toluen như sau: y=0,731.x+0,253. Nồng độ sản phẩm đỉnh. ĐS: 0.94mol/mol *Phương pháp đồ thị: 1min x D R x 9/18/2014 26 d. Số mâm lý thuyết: xF0 xDxW yF yD yW 1R xD III. CHƯNG CẤT 3. Cân bằng vật chất a. Thiết bị gia nhiệt nhập liệu: mFSFF QttCFrDQ  ).(.. 11 D1: lượng hơi đốt cần sử dụng. r1: nhiệt hoá hơi của hơi đốt. F: lưu lượng nhập liệu. CF: nhiệt dung riêng hỗn hợp nhập liệu. Qm: năng lượng mất mát ra môi trường xung quanh 5÷10%Q III. CHƯNG CẤT 3. Cân bằng năng lượng 9/18/2014 27 b. Thiết bị ngưng tụ: rD: nhiệt ngưng tụ của hỗn hợp hơi đỉnh tháp. G1, G1’: lưu lượng nước cần làm lạnh. C1,C1’: nhiệt dung riêng nước làm lạnh. tv, tr: nhiệt độ vào và ra nước giải nhiệt Qm: năng lượng mất mát ra môi trường xung quanh 5÷10%Q * Ngưng tụ hoàn toàn: F mvrDDy QttCGrRDrGQ  ).(.).1.(. 11 * Ngưng tụ hồi lưu: mvrDDx QttCGrRDrGQ  ).(.... ''' 1 ' 1 c. Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh: CD: nhiệt dung riêng của hỗn hợp hơi đỉnh tháp. CW : nhiệt dung riêng của hỗn hợp hơi đáy tháp. G2,G3: lưu lượng nước cần làm lạnh. C2,C3: nhiệt dung riêng nước làm lạnh. tv, tr: nhiệt độ vào và ra nước giải nhiệt Qm: năng lượng mất mát ra môi trường xung quanh 5÷10%Q F mvrDSDD QttCGttCDQ  ).(.).(. 22 d. Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh: mvrS QttCGttCQ  ).(.).(.W 33WWW 9/18/2014 28 e. Toàn tháp: D2: lưu lượng hơi đốt cần đun nóng. r2 : nhiệt hóa hơi của hơi đốt. Qm: năng lượng mất mát ra môi trường xung quanh 5÷10%Q F mSWWDSDDySDDWSWWSFF QtCWrtCGtCRDrtCWtCF  ..)..(...)..(.. mSFFSDDDSDDW QtCFtCRDrtCRDrW  .....).).(1.(. mSFFSDDD QtCFtCDrRDrDQ  ....).1.(. 22 m SFFSDDD Q r tCFtCDrRD D    2 2 ....).1.( Chưng cất bằng hơi nước trực tiếp: Khi chưng bằng hơi nước trực tiếp người ta phun hơi nước qua lớp chất lỏng bàng một bộ phận phun. Hơi nước có thể là bão hòa hay quá nhiệt. Trong quá trình tiếp xúc giữ hơi nước và lớp chất lỏng, các cấu tử cần chưng sẽ khuếch tán vào trong hơi. Hỗn hợp hơi nước và cấu tử bay hơi đó được ngưng tụ và tách thành sản phẩm. 9/18/2014 29 Quá trình chưng bằng hơi nước trực tiếp hợp lý nhất là chỉ dùng để tách cấu tử không tan trong nước khỏi tạp chất không bay hơi, trường hợp này sản phẩm ngưng sẽ phân lớp : cấu tử bay hơi và nước, chúng ta lấy sản phẩm ra một cách dễ dàng. Ưu điểm của quá trình chưng bằng hơi nước trực tiếp là giảm được nhiều nhiệt độ sôi của hỗn hợp nghĩa là chúng ta có thể chưng ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi bình thường . Điều này rất có lợi đối với các chất dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao cũng như đối với các chất có nhiệt độ sôi quá cao mà khi chưng gián tiếp đòi hỏi dùng hơi áp suất cao Chưng bằng hơi nước trực tiếp có thể tiến hành gián đoạn (hình 13-12a) hay liên tục hình (hình 13-12b). Trong cả 2 trường hợp người ta đều phải dùng cách đốt gián tiếp để đun bốc hơi hỗn hợp. Lượng hơi nước trực tiếp đi vào hỗn hợp chỉ có nhiệm vụ mang cấu tử dễ bay hơi ra mà thôi 9/18/2014 30 4. Các phương pháp chưng khác : 4.1. Chưng luyện nhiều cấu tử : Trong thực tế ta thường gặp hỗn hợp nhiều cấu tử hơn là hỗn hợp hai cấu tử. Tuy nhiên việc nghiên cứu về chưng nhiều cấu tử còn ít. Nguyên nhân là số bậc tự do của hệ nhiều cấu tử rất lớn. Ví dụ như đối với chưng luyện hai cấu tử khi đã thiết lập áp suất và nồng độ của một cấu tử trong sản phẩm đỉnh thì chế độ làm việc hoàn toàn được xác định. Đối với hệ n cấu tử thì có n bậc tự do, bởi vậy khi áp suất và nồng độ một cấu tử được xác định thì chúng ta cũng không thể xác định được nhiệt độ sôi, thành phần các cấu tử khác vì còn có n-2 bậc tự do.Ta có thể tự do chọn thành phần của n-2 cấu tử. Khác với chưng luyện hai cấu tử, sơ đồ chưng luyện nhiều cấu tử có thể biểu thị bằng nhiều cách. Ví dụ như có hỗn hợp ba cấu tử A, B và C, trong đó độ bay hơi tương đối của chúng là άA > άB > άC ta có thể có hai cách lắp sơ đồ chưng (hình 1-16) 9/18/2014 31  Từ đây ta thấy rằng muốn tách một hỗn hợp gồm n cấu tử thì phải có n-1 tháp chưng luyện. Trong thực tế có khi người ta cấu tạo một tháp gồm có nhiều tháp chồng lên nhau, như vậy trong một tháp ta cũng thu được nhiều loại sản phẩm. 9/18/2014 32 Đối với những hỗn hợp gồm các cấu tử có nhiệt độ sôi giống nhau hoặc rất gần nhau hay gồm những cấu tử tạo thành dung dịch đẳng phí ta không thể dùng phương pháp chưng luyện thông thường như trên để tách chúng ra dạng nguyên chất được dù cho có dùng những tháp vô cùng cao với lượng hồi lưu rất lớn. Để tách các hỗn hợp ấy chúng ta phải dùng phương pháp chưng luyện đặc biệt, thông thường người ta hay dùng phương pháp luyện trích ly và chưng luyện đẳng phí . a. Chưng luyện trích ly : Phương pháp này dựa trên cơ sở thêm một cấu tử mới vào hỗn hợp ở đĩa trên cùng của tháp, cấu tử đó gọi là cấu tử phân ly có độ bay hơi bé, nó có tác dụng làm thay đổi độ bay hơi của các cấu tử khác trong hỗn hợp. Tất nhiên ta phải chọn cấu tử phân ly làm sao để khi thêm vào hỗn hợp cần chưng thì nó làm tăng độ bay hơi của cấu tử trong hỗn hợp. 4.2. Chưng luyện trích ly và chưng luyện đẳng phí : Nếu hỗn hợp tạo thành dung dịch đẳng phí, điểm đẳng phí đó sẽ mất khi thêm cấu tử phân ly vào. Ví dụ ta có hỗn hợp gồm hai cấu tử là A và B có nhiệt độ sôi gần nhau, cấu tử phân ly là R - Trong trường hợp A và B tạo thành dung dịch đẳng phí thì đẳng phí đó cũng mất đi trong hỗn hợp ABR và cho ta khả năng tách A (cấu tử dễ bay hơi) ở dạng nguyên chất. Sản phẩm đáy tháp là B+R (hình 1-17) R và B có độ bay hơi khác xa nhau nên ta dễ dàng tách chúng theo phương pháp chưng cất thông thường. Quá trình gần giống như trích ly: cấu tử phân ly R kéo cấu tử B đi và giải phóng cấu tử A. Vì thế nên ta gọi quá trình này là quá trình chưng luyện trích ly. 9/18/2014 33 b. Chưng luyện đẳng phí : Phương pháp này cũng dựa trên nguyên tắc thêm vào hỗn hợp một cấu tử phân ly, khác với chưng luyện trích ly là ở đây cấu tử phân ly phải có độ bay hơi lớn hơn độ bay hơi của các cấu tử trong hỗn hợp. Tác dụng của nó cũng như trong trường hợp chưng luyện trích ly, nghĩa là làm thay đổi độ bay hơi tương đối của các cấu tử trong hỗn hợp. Thêm vào đó nó tạo thành với cấu tử dễ bay hơi(hay cả hai cấu tử) dung dịch đẳng phí có độ bay hơi lớn. Như thế trong kết quả chưng luyện sản phẩm đỉnh tháp sẽ là hỗn hợp đẳng phí và sản phẩm đáy là cấu tử ở dạng nguyên chất . Phương pháp này tiện lợi và tiết kiệm trong trường hợp cấu tử phân ly không tan vào cấu tử dễ bay hơi. Ví dụ ta xem sơ đồ chưng luyện đẳng phí hỗn hợp hai cấu tử A và B với cấu tử phân ly S, trong đó cấu tử A là cấu tử có độ bay hơi lớn (hình 1-18 ) 9/18/2014 34 Chưng phân tử ở độ chân không cao (từ 0,01 - 0,0001 mmHg). Ở áp suất đó các phân tử thắng lực hút giữa chúng, số va chạm giữa các phân tử giảm đi và khoảng chạy tự do của các phân tử tăng lên nhiều. Dựa trên những điều đó nếu ta làm khoảng cách giữa bề mặt bốc hơi và ngưng tụ nhỏ hơn khoảng chạy tự do của các phân tử thì các phân tử của cấu tử dễ bay hơi rời khỏi bề mặt bốc hơi và va vào bề mặt ngưng tụ rồi ngưng tụ ở đấy khoảng cách giữa bề mặt bốc hơi và bề mặt ngưng tụ khoảng 20-30 mm. Hiệu số nhiệt độ giữ chúng khoảng 1000C . Sơ đồ chưng phân tử đơn giản nhất thể hiện ở hình 1-19 4.3. Chưng phân tử : 9/18/2014 35 Phía trong phòng bốc hơi 1 có dây điện trở để đun nóng hỗn hợp bằng điện. Phía ngoài bộ phận ngưng tụ 2 có vỏ bọc 3 để cho chất làm lạnh vào. Hỗn hợp đầu cho vào phễu 4 và chảy thành màng theo bề mặt bốc hơi 1. sản phẩm đáy lấy ra qua ống 6. Sản phẩm đỉnh tập trung lại ở bề mặt ngưng tụ 2 và chảy ra theo ống phễu 5. Chất làm lạnh vào cửa 8 và ra cửa 7. Ống 9 nối với bơm chân không để giữ độ chân không cần thiết trong ống khoảng không gian giữa bề mặt bốc hơi và bề mặt ngưng tụ . 9/18/2014 36 Thiết bị chưng cất Chưng cất gián đoạn Chưng cất liên tục  Các bộ phận chính: + Tháp chưng cất + Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh + Thiết bị gia nhiệt đáy… ( + Thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu…) 9/18/2014 37 Tháp chưng cất  Vai trò: là nơi phân tách các cấu tử dựa vào sự tiếp xúc giữa 2 pha khí – lỏng  Cấu tạo chính: 1 thiết bị hình trụ tròn gồm 3 phần cơ bản: - Phần đỉnh - Phần nhập liệu - Phân đáy (- Phân đoạn trích ngang…) Thân tháp mâm - đĩa 9/18/2014 38 Tháp chưng cất  Phân loại: + Tháp mâm: - Mâm chóp - Mâm xuyên lỗ Tháp đĩa (tháp mâm) Tháp đĩa và hoạt động của tháp đĩa 9/18/2014 39 Tháp đĩa (tháp mâm) Tháp chưng cất  Tháp đệm - chêm 9/18/2014 40 Tháp đệm Tháp đệm và các loại đệm Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh  Vai trò: - Ngưng tụ dòng khí sản phẩm đỉnh thành dạng lỏng dùng để hồi lưu, thu hồi sản phẩm đỉnh - Duy trì ổn định trạng thái hoạt động trong hệ thống  Cấu tạo: - Thiết bị trao đổi nhiệt 9/18/2014 41 Thiết bị gia nhiệt đáy  Vai trò: - Cung cấp năng lượng, ổn định trạng thái hoạt động trong hệ thống - Làm tinh khiết sản phẩm đáy  Cấu tạo: là thiết bị trao đổi nhiệt Thiết bị gia nhiệt đáy 9/18/2014 42 Thiết bị gia nhiệt đáy Thiết bị gia nhiệt đáy 9/18/2014 43 Sơ đồ tổng quát quá trình chưng cất VL t° T.dông c¬ häc b¨m nghiÒn ChuÈn bÞ Ch¦ng cÊt P t s«i Håi l¦u B· pha khã bay h¬i SP lo·ng pha dÔ bay h¬i ° (F) S¬ då tæng qu t¸ qu¸ tr×nh ch¦ng cÊt TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lê Bạch Tuyết, GT Các quá trình công nghệ cơ bản trong sản xuất thực phẩm, NXB Giáo Dục-2004. 2. Nguyễn Văn Đài, Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hóa học Tập 2, Trường ĐH Bách khoa -2005. 3. Nguyễn Văn May, Thiết bị truyền nhiệt và chuyển khối, NXB khoa học kỹ thuật, 2000. 4. Nguyễn Bin, Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm Tập 4, NXB Khoa học kỹ thuật, 2006. 5. Bài giảng “Kỹ thuật thực phẩm 2”.